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熱式氣體流量計測量原理及流量計算 |
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| 發(fā)布日期：2021-10-09 點擊：3802次 |
熱式氣體質(zhì)量流量計是利用傳熱原理,即流動中的流體與熱源(流體中加熱的物質(zhì)或測量管外加熱體)之間熱量交換關(guān)系來測量流量的儀表，目前主要用于測量氣體。熱式流量儀表用得最多有兩類，一是利用流動流體傳遞熱量改變測量管壁溫度分布的熱傳導(dǎo)分布效應(yīng)的熱分布式流量計，曾稱量熱式TMF;另外--類是利用熱消散(冷卻)效應(yīng)的金氏定律TMF又由于結(jié)構(gòu)上檢測元件伸入測量管內(nèi),也稱插入型或侵入型。插入型的工作原理及流量計算如下:
如圖所示，插入式熱式氣體質(zhì)量流量計由兩個電阻溫度計組成傳感器，一個測溫探頭，感受流體溫度T2另一個電阻溫度計由電路加熱到溫度T1用來測量流體帶走的熱量變化，亦稱測速探頭。T1高于T2。并保持△T恒定,即△T=T1-T2。當流體流經(jīng)傳感器時，由于測速探頭的自身溫度T1高于測溫探頭感受的溫度即流體溫度T2,流體便帶走了測速探頭上的一部分熱量(高溫向低溫傳遞)，使T1下降。電路為保持△T恒定，便增加對測速探頭的加熱功率，使△T=T1-T2恒定。流體帶走測速探頭.上多少熱量，電路便增加相應(yīng)數(shù)量的電功率，兩者之間存在著一個函數(shù)關(guān)系"。設(shè)對測速探頭的加熱功率為P1，流體的質(zhì)量流量為Q,則根據(jù)流體流過測速探頭時所帶走的熱量與對測速探頭的加熱功率相對應(yīng)的原理，得到下列關(guān)系式:
式(1)中，PocQ
因此，可以通過測量加熱功率P,來測量帶走這部分熱量的流體的質(zhì)量流量。由于帶走著部分熱量的是流體的分子，所以，測速探頭直接測量的是流體的質(zhì)量流速pv,此時，只要乘上管道的橫截面積，就可以得到流體的質(zhì)量流量了。由于氣體流過探頭時帶走熱量和氣體的質(zhì)量流量成比例關(guān)系,也和探頭間溫差有關(guān)，流量越大，兩探頭之間溫差越小，氣體質(zhì)量流量與溫差之間的聯(lián)系通過質(zhì)量流速ρv建立"。
式中:Qm-質(zhì)量流量，kg/s;
Kv-測量頭儀表系數(shù);
a-速度分布系數(shù);
B一阻塞系數(shù);
x-干擾系數(shù);
A-儀表表體(測量管道)的內(nèi)橫截面積，m²
ρv一質(zhì)量流速，kg/(m²·S)。
基于_上述原理，對于大管徑的流量測量來說,雖無相應(yīng)的大管徑標定裝置來對流量計進行標定，但只要在標準口徑的標定裝置.上測定相應(yīng)的質(zhì)量流速，也就可方便地測量出大管徑中流體的質(zhì)量流量了。
由熱式氣體質(zhì)量流量計中于兩個傳感器都是用性能穩(wěn)定的金屬鉑材料通過特殊工藝密封在316L不銹鋼管或抗酸、堿腐蝕的K2760哈氏合金或鉑套管中制成，因此極為堅固,并不會污染被測流體或受被測流體污染，且其抗腐蝕性能相當好。 |
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